PCTO Aspirina

Aspirina:-dalla corteccia alla chimica moderna

Storia, sintesi e purificazione dell'acido acetilsalicilico

INDICE

4 - Acetilazione dell'Acido Salicilico

1 - Introduzione

2 - Estrazione della salicina

5 - Controllo Qualità del Prodotto

3 - Purificazione dell'Acido Salicilico

linea del tempo

XIX Secolo

Epoca Moderna

Antichità

medioevo

LA RICERCA FARMACOLOGICA OGGI

La ricerca di un nuovo farmaco di sintesi è un processo lungo e complesso, che può durare oltre dieci anni e comportare costi superiori al miliardo di dollari.Questo perché, prima di arrivare a un farmaco sicuro ed efficace, è necessario affrontare numerosi tentativi fallimentari. Il prezzo finale di un farmaco, quindi, riflette non solo la sua efficacia, ma anche gli alti rischi e costi della ricerca, in quanto deve coprire gli enormi investimenti sostenuti. Questo diventa particolarmente significativo nel caso delle malattie rare, che, vedendo un numero limitato di pazienti, arrivano a raggiungere cifre elevatissime, anche di diverse migliaia di euro a confezione.

INDIVIDUAZIONE DI UNA MOLECOLA PROMETTENTE

COMMERCIALIZZAZIONE DEL FARMACO

TEST CLINICI

ASPIRINA: UN FARMACO UNICO

SALIX ALBA

• Durante il XIX secolo nacquero importanti industrie chimiche tedesche e svizzere, che traevano profitti principalmente dalla produzione di coloranti. Questi permisero di acquisire conoscenze chimiche vitali per espandersi successivamente nella produzione di farmaci.
• La Bayer, inizialmente produttrice di coloranti, fu una delle prime a riconoscere il potenziale dell'Aspirina.
• Nel 1893, il chimico Felix Hofmann investigò l'acido salicilico, ottenuto dalla salicina (presente nel salice), una sostanza con proprietà analgesiche note da secoli. La salicina si scinde in due componenti: glucosio e alcol salicilico. Quest'ultimo può essere ossidato per dare acido salicilico.

Estrazione delLA SALICINA

Attrezzature

OBIETTIVOEffettuare un'estrazione massiva della salicina, la quale si convertirà in acido salicilico a causa dell'ossidazione indotta dalla temperatura di ebollizione dell’etanolo e dalla presenza dell’ambiente acquoso

Sostanze

• Durante la prima giornata abbiamo estratto la salicina in forma liquida dalla scorza di Salix Alba.
• Per farlo, inzialmente abbiamo preparato la soluzione di estrazione (composta da acqua e etanolo).
• Successivamente abbiamo utilizzato un pallone e vi abbiamo aggiunto le scorze di corteccia di salice e la soluzione estrattiva.
• A questo punto abbiamo allestito il set-up per la realizzazione di un'estrazione sotto cappa: una volta posizionato il pallone all'interno del bagno d'olio presente sulla piastra accesa, abbiamo portato a reflusso per 4 ore.
• Una volta finito abbiamo tolto il pallone dal bagno ad olio e, una volta raffreddato, l'abbiamo chiuso.

Estrazione della salicina da Salix alba con metodo a reflusso

L’estrazione a reflusso è un metodo efficiente che permette di estrarre i principi attivi mantenendo il solvente a temperatura costante senza perdite per evaporazione.Vantaggi del metodo a reflusso: ✔ Maggiore efficienza rispetto alla macerazione✔ Evita la perdita di solvente ✔ Maggiore estrazione dei principi attivi in meno tempo

Sistema di reflusso

La PURIFICAZIONE dell’acido salicilico

OBIETTIVOFiltrare l’estratto di corteccia di salix Alba in miscela acqua-etanolo per ridurre al massimo le impurezze sfruttando l’insolubilità in acqua dell’acido salicilico contro la solubilità dei tannini ( è una classe di composti contenuti in diverse piante )

Attrezzature

Sostanze

PURIFICAZIONE DELL'ACIDO SALICILICO

• Il secondo giorno abbiamo filtrato l'estratto di corteccia di Salix Alba in miscela acqua-etanolo per ridurre al massimo le impurezze sfruttando l'insolubilità in acqua dell'acido salicilico contro la solubilità dei tannini.
• Abbiamo effettuato 3 filtrazioni: per la prima abbiamo utilizzato un filtro in lana di vetro; successivamente abbiamo effettuato la seconda estrazione utilizzando un filtro a pieghe.

• Una volta conclusa la seconda filtrazione, abbiamo aggiunto acqua demineralizzata gelata all'interno della beuta per far precipitare tutto il prodotto insolubile rimasto e procedere poi con la terza filtrazione.
• Per questa abbiamo utilizzato una filtrazione Büchner: abbiamo ritagliato un disco di carta da filtro per posizionarlo all'interno dell'imbuto e abbiamo attaccato l'imbuto ad beuta codata collegata al vuoto. Abbiamo versato l'estratto all'interno del Büchner e abbiamo lavato il solido con altra acqua gelata per recuperare tutto l'eventuale prodotto insoluto residuo.

Acetilazione dell'acido salicilico di sintesi mediante una reazione di esterificazione

OBIETTIVOAcetilarare l'acido salicilico di sintesi mediante una reazione di esterificazione

Attrezzature

Acetilazione dell'acido salicilico

Gruppo fenolo

+ +

Acido salicilico Anidride acetica Acido acetil salicilico Acido acetico

Per indebolire la caratteristica troppo acida dell'acido salicilico aggiungiamo anidride acetica eliminando così il gruppo fenolo, ottenendo acido acetil salicilico e acido acetico

processo

Controllo

Confrontare le proprietà chimiche con i campioni presenti sul mercato

Verifica pratica in laboratorio

Con TLC (dall’inglese, Thin Layer Chromatography) si intende un metodo di verifica che si utilizza per assicurarsi che il risultato ottenuto da una reazione sia quello desiderato.La tecnica utilizza due fasi, quella stazionaria e quella mobile:

• La fase Stazionaria è il materiale solido o liquido che rimane fisso all'interno del sistema cromatografico e con cui le sostanze da separare interagiscono, nel nostro caso è silice con una lamina di supporto di alluminio.
• La fase Mobile , o Eluente, è il liquido che scorre per capillarità attraverso la fase stazionaria e trasporta le sostanze da separare. Questo movimento permette la separazione delle sostanze in base alla loro affinità con la fase stazionaria e con la fase mobile. Nel nostro caso abbiamo utilizzato come eluente: Esano-Etere dietilico 40-60% + Acido Acetico.

Che cos'è il controllo TLC?

Spettroscopia Infrarossa (IR)

1 Preparare un filtro a pieghe con carta da filtro e porlo all’interno di un imbuto di vetro 2 fissare un anello al sostegno sotto cappa ed inserirvi l’imbuto con filtro a pieghe 3 Posizionare un beacker sotto l’imbuto 4. Versare sul filtro l’estratto ottenuto durante l’esperienza precedente ed attendere il completamento della filtrazione; 5 Lavare il pallone con etanolo e filtrare nuovamente 6 Ripetere l’operazione utilizzando un filtro in lana di vetro 7 Aggiungere acqua demineralizzata nel beacker per far precipitare il prodotto insolubile ; 8 Ritagliare un disco di carta da filtro e posizionarlo all’interno del buchner;

Tecnica spettroscopica utilizzataper studiare le molecole attraverso la loro interazione con la luce infrarossa.

1. La luce infrarossa irradia il campione
2. Le molecole del campione assorbono le lunghezze d'onda corrispondenti alle bande dello spettro di assorbimento. Questo provoca delle vibrazioni caratteristiche dei singoli gruppi di atomi della molecola.
3. Lo strumento acquisisce la luce che non è stata assorbita dal sistema in esame, dando il suo spettro di assorbimento nell'IR.
4. Lo spettro IR che si ottiene permette di individuare con facilità i gruppi funzionali delle molecole analizzate, di fatto dando delle "impronte digitali" univoche per ogni singola moleola.

Che informazioni fornisce?

Punto di fusione

Un'ulteriore analisi...

Un'ulteriore analisi per capire la purezza di un prodotto si ottiene dal punto di fusione: più la temperatura sarà simile a quella della molecola desiderata e poco variabile nella fusione, più si potrà definire una misura immediata di qualità del proprio prodotto.L'aspirina presenta un problema a causa della tendenza a decomporsi a alla temperatura 137°C: ne consegue che un punto di fusione corretto per l'aspirina può essere compreso tra 128 e 135°C

Il punto di fusione dell'acido salicilico da noi osservato è 158°-159°C. Poco solubile in acqua, l'acido salicilico si discioglie facilmente in alcool

Fine

ANTICHITà

Shennong

Fin dall’antichità, le civiltà hanno utilizzato erbe medicinali per curare ferite e malattie. In Cina, la leggenda narra di Shennong, il “Dio Rosso”, vissuto 5.000 anni fa, che assaggiò centinaia di erbe per valutarne l’effetto curativo o tossico. A lui si attribuisce la scoperta del tè come antidoto e la nascita della farmacologia tradizionale cinese.

I Test Clinici

Superata la fase preclinica, si passa alla sperimentazione sull’essere umano, detta fase clinica:

• Nella prima fase, il farmaco viene somministrato a volontari sani per valutare eventuali effetti collaterali.
• Se i risultati sono positivi, si procede alla seconda fase, in cui il farmaco viene testato su pazienti malati. In questa fase si valutano la reale efficacia terapeutica e la sicurezza del farmaco, confrontandolo spesso con trattamenti già esistenti, per determinare se rappresenti un miglioramento concreto.
• La terza fase è anch'essa un test su pazienti malati, ma con numeri molto più elevati che nella fase precedente.

Avicenna e il ponte tra medicina antica e moderna

Nel Medioevo, Avicenna (Ibn Sina), medico e filosofo persiano del X secolo, fu una figura chiave nella storia della medicina.La sua opera principale, “Il Canone della Medicina” (Al-Qānūn), rimase un punto di riferimento per secoli nelle università europee (Montpellier, Bologna, Padova) e ancora oggi viene studiata in atenei come UCLA e Yale.

Perché è importante?

• Rappresentò la razionalità scientifica in un’epoca dominata da credenze religiose.
• Introdusse il concetto di cause della malattia e della salute, anticipando il metodo scientifico.
• Catalogò circa 760 sostanze medicinali, proponendo un approccio sperimentale: test prima sugli animali, poi sull’uomo.

- Genially

Dalle infezioni alla nascita della medicina moderna

• Un tempo anche un piccolo taglio poteva uccidere: prima dell’era moderna, le infezioni batteriche erano spesso fatali.
• L’introduzione di antisettici come il fenolo da parte di Joseph Lister abbassò il rischio di infezione chirurgica, specialmente durante la Prima Guerra Mondiale.

• 💉 La svolta arriva con l’immunologia: nel 1798, Edward Jenner dimostrò che si poteva indurre l’immunità al vaiolo tramite un'infezione attenuata: nasce così il concetto di vaccinazione.

• 🎨 Dai coloranti ai farmaci: William Perkin, chimico inglese, scoprì casualmente il color malva sintetico. Questa scoperta diede origine all'industria dei coloranti, che fu il primo passo verso la moderna industria farmaceutica.

La Nascita dell'Aspirina

• L'acido salicilico riduce la febbre e il dolore, avendo un'azione antinfiammatoria, ma è irritante per lo stomaco.
• Hofmann, nel tentativo di ridurre questa irritazione, preparò l'acido acetilsalicilico, un derivato dell'acido salicilico, che manteneva le proprietà terapeutiche ma risultava meno corrosivo.
• L'esperimento ebbe successo, e nel 1899 la Bayer lanciò l'Aspirina. Il nome deriva dall'unione di "acetile" e "Spiraea ulmaria", la pianta da cui si estraeva l'acido salicilico.
• Con la crescente domanda, la Bayer iniziò a produrre l'acido salicilico sintetizzandolo a partire dal fenolo.

Commercializzazione e Farmacovigilanza

Se le prove cliniche hanno esito positivo, il farmaco deve essere approvato dagli enti regolatori. Negli Stati Uniti l'approvazione spetta alla FDA (Food and Drug Administration), mentre in Italia questo compito è dell’AIFA (Agenzia Italiana del Farmaco). Una volta ottenuta l’autorizzazione, il farmaco può essere immesso in commercio. Tuttavia, la sorveglianza continua anche dopo la commercializzazione: è proprio in questa fase che possono emergere effetti collaterali rari ma gravi, motivo per cui un farmaco può essere soggetto a restrizioni o, in casi estremi, ritirato dal mercato.

Individuazione di molecole promettenti

L'individuazione di nuove molecole è realizzata tramite la ricerca di base, quasi sempre finanziata "senza scopo di lucro" direttamente dai singoli Stati ed effettuata nelle Università e nei centri di ricerca pubblici o privati, ma raramente direttamente dalle aziende farmacologiche. Le molecole "interessanti" vengono brevettate e sottoposte agli step successivi di validazione clinica (spesso effettuati dalle aziende farmaceutiche che rilevano i brevetti).

1. In un pallone da 50 ml contenente un'ancorina magnetica e munito di refrigerante a bolle con tappo a cloruro di calcio aggiungere sotto agitazione l'acido salicilico (2.59 ml), l'anidride acetica (3.5 ml) e 2-3 gocce di acido solforico;
2. Scaldare la miscela di reazione a 60-70°C mantenendo l'agitazione per 15-20 minuti; Controllare il grado di avanzamento della reazione mediante TLC;
3. Lasciar rafferddare la miscela sotto agitazione;
4. Aggiungere 35 ml di acqua e agitare; Filtrare con Büchner alla pompa da vuoto;
5. Dissolvere il solido ottenuto in 7.5 ml di etanolo caldo e aggiungere 20 ml di acqua calda: si osserva la separazione di una fase solida;
6. Scaldare la miscela (con refrigerante) fino ad ottenere una soluzione limpida; Lasciare raffreddare lentamente; filtrare i cristalli su Büchner;
7. Seccare e ricristallizzare il prodotto da acetato di etile;
8. Eseguire una TLC di confronto con il prodotto di partenza; registrare la resa del prodotto grezzo e del ricristallizzato.

Il PROTOCOLLO DI LABORATORIO PER L'ACETILAZIONE e VALIDAZIONE

La nostra esperienza in laboratorio si è svolta mediante l’utilizzo di questa tecnica di verifica confrontando l’aspirina con il nostro prodotto.Inizialmente abbiamo posizionato la fase mobile in un contenitore , poi sulla fase stazionaria abbiamo posizionato due gocce entrambe alla stessa altezza, una di aspirina e una del nostro estratto. Dopo di chè abbiamo abbiamo messo la lamina in verticale all’interno del nostro recipiente chiudendolo a sua volta. Abbiamo lasciato reagire il tutto per circa 5 min e abbiamo finalmente scoperto che il composto che avevamo prodotto noi era realmente aspirina. Perchè le due gocce, pur essendo salite per capillarità, hanno mantenuto la stessa altezza tra di loro.

La rivoluzione della sintesi chimica

• Uno dei progressi più significativi del XX secolo fu l’introduzione delle molecole di sintesi nella farmacologia, ad esempio gli antibiotici.
• Grazie a questi sviluppi, sono stati sintetizzati migliaia di farmaci, e centinaia di essi hanno rivoluzionato la vita di milioni di persone in tutto il mondo.

SALIX ALBA

Il Salix alba, noto come salice bianco, è un albero appartenente alla famiglia delle Salicaceae. È originario dell’Europa, dell’Asia e dell’Africa settentrionale e cresce in ambienti umidi. Contiene salicina, un glicoside fenolico che, una volta metabolizzato nell’organismo, si trasforma in acido salicilico, un precursore dell’aspirina con effetti: • Antinfiammatori • Antipiretici • Analgesici • Antireumatici